视觉检测系统在卷烟包装机中的应用研究

视觉检测系统在卷烟包装机中的应用研究

发表时间：2019-06-24T16:08:17.533Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：丁天涛师丽鹏郭超

[导读] 摘要：在视觉检测系统的作用下，可以及时发现烟草包装中不合格的产品，这是一种提升卷烟包装质量的有效措施。

河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心河南郑州 450000

摘要：在视觉检测系统的作用下，可以及时发现烟草包装中不合格的产品，这是一种提升卷烟包装质量的有效措施。本文从视觉检测系统基本情况入手，重点研究该系统在卷烟包装机中的运用措施，旨在及时发现不合格的烟包，并有效减少人工的投入，仅供相关人员参考。

关键词：视觉检测系统；卷烟包装机；应用

引言

在卷烟包装过程中，由于材料或设备的原因，经常会出现折叠、破损等外观缺陷。缺陷烟包如果流入消费者手中，将会对品牌形象和销量产生负面影响。因此，如何及时发现并剔除缺陷烟包一直是卷烟生产中所面临的重要问题。视觉检测系统的应用很好的解决了这一难点。在视觉检测系统的作用下，可以及时发现卷烟包装中不合格的产品，并控制剔除机构将缺陷烟包及时剔除。

1视觉检测系统简介

所谓的视觉检测系统，实际上就是用工业相机取代人眼实现正确识别。对于一般视觉检测系统来说，它主要由相机、镜头以及光源等部分构成。应用于卷烟包装机中的视觉检测系统多被安装在机器出口处，主要是借助包装机中的传送带控制烟包速度，保证烟包位置正确，以便为烟包正常检测奠定基础。在视觉检测系统的作用下，合格的烟包会自动进人到下一道工序，不合格的烟包则将被剔除，然后由相关工作人员进行处理。在视觉检测系统的作用下，卷烟包装工作得以顺利完成，有效提高了消费者对卷烟包装的满意度。

就视觉检测系统来看，其能够实现灰阶画面检测、方格画面检测以及纯白画面检测等。灰阶指显示画面从最亮到最暗不同亮度的层次等级，灰阶等级越多，所呈现的画面效果就越细腻。对该画面的判别要求是判断电子书是否正常显示该画面，而无需计算灰阶等级数。可截取部份画面分析处理。软件算法方面，可采用行扫和边界判别法，确定画面呈现直线型的边界。通过对行扫灰度值的计算，确定画面的灰度值呈现规律变化，从而迅速判断画面是否为灰阶画面。黑白方格画面常用于MTF的测试，用来计算显示黑白颜色的对比效果。对该画面的判别要求不要计算MTF，而只需要判别是否正常显示该画面。可截取某一部分画面做分析处理。软件计算方法，可通过边缘判定方法，确定画面是否呈现有规律的方形的边界。并通过对像素灰度值的计算，确定画面为黑白两色，从而确定画面为黑白方块画面。纯白画面测试常用于污点测试，测试方法是逐个比较相邻像素点的灰度值，如果发生突变，则认为出现污点。该测试需注意的是外界光源效果对测试结果的影响，以及边缘部份光强较弱导致的误判。这都必须在设备开发和软件计算时考虑进去。如果被测体是一个6-10寸的LCD屏，现有CCD无法一次型测量这么大的全部画面，而测试需求为整个画面都要测试，所以必须让产品或CCD在测试过程中移动多次。字符检测是目前机器视觉检测中很常见的一种测试，通常的方法是对所有阿拉伯数字和英文字母建立模型，然后通过模型匹配的方法进行检测，对规则清晰的字符，识别率可达99%以上。LED的颜色判定可通过直接计算画面指定位置的RGB值来判别。使用视觉检测系统能有效的提高生产流水线的检测速度和精度，大大提高产量和质量，降低人工成本，同时防止因为人眼疲劳而产生的误判。

2卷烟包装机中视觉检测系统的应用

2.1图像采集

对于图像采集来说，主要是通过摄像头与闪光灯收集相关信息，激光传感器在感受到烟包经过时，就会自动开启摄像头与闪光灯，并从多角度对烟包做检查，然后将所收集的到图像信息汇集在一起，最后将这些图像输人到处理器中，处理器就可以按照既定参数决定烟包的去留。为保证所采集到的图像信息足够清晰，应调整好摄像头参数，保证烟包在摄像头下经过时，摄像头可以全面检测烟包情况，只有这样才能更好的完成烟包动态图像管理。此外，在图像采集中，为确保烟包进入到检测系统时具有一致性，应保证烟包在传送带上的方向统一，避免因摆放杂乱导致无法正常检查，这是进行正常检测的前提条件。

对于视觉检测系统来说，它是以物体反射光强弱完成检测的，如果烟包表面的反射光过于强烈，那么就会对烟包处理产生一定影响，这样就会降低图像采集质量，不利于包装工作的正常开展。为避免这种情况的出现，应避免外部光源对检测系统的影响，将卷烟包装机中的视觉检测系统放置在相对封闭的环境中，至少做到无明光照射，这样也可以有效提升检测速度，顺利完成卷烟包装工作。

2.2检测执行顺序

（1）PLC（Programmable Logic Controller）或传感器产生触发信号，图像采集开始。（2）CPU和DRV（LED照明灯的电流驱动器及I/O 扩展模块）管理照明灯的开启。（3）摄像头采集图像后发送到CPU。（4）CPU通过用户定义的检测程序处理图像。（5）CPU将图像处理结果通过DRV传输到管理合格/废品信息的PLC上，利用剔除机构处理不合格烟包。（6）CPU 管理来自 HMI（Human-Machine Interface）的请求，包括显示图像和修改检测参数等。检测执行顺序如图一所显示。

图一：检测执行顺序

2.2视觉检测

在卷烟包装机中，视觉检测主要应用的是CPU tactile MS处理设备，它的作用是完成图像处理，然后将处理结果归纳到处理单元中。在利用视觉检测时，首先应规划好检测流程，从图像采集开始，然后开启管理照明灯，将所收集到的图像进人到CPU中，这时CPU就会根据既有定义完成图像检测，并将图像处理结果传输到DRV系统中，若其中存在废品，就会将这些废品剔除，进一步做好烟包处理。在视觉检测中，主要是根据相似检测工具完成检测，看烟包是否存在外观缺陷情况。

在视觉检测中，为确保烟包图像与原始采样图像保持一致，这就需要计算好各个位置的相似度情况，确保函数相似度处理在合理范